STB17N80K5 产品概述

一、概述与核心参数

STB17N80K5 是意法半导体（ST）推出的一款高压 N 沟增强型功率 MOSFET，单只器件适用于高压开关和功率转换场合。器件采用 D2PAK 封装，适合表面贴装并便于与 PCB 散热结构结合。主要参数如下：

• 数量：1个 N 沟道
• 漏源耐压（Vdss）：800 V
• 连续漏极电流（Id）：14 A
• 导通电阻（RDS(on)）：290 mΩ @ Vgs=10 V, Id=7 A
• 最大耗散功率（Pd）：170 W
• 阈值电压（Vgs(th)）：4 V
• 栅极电荷量（Qg）：26 nC @ 10 V
• 输入电容（Ciss）：866 pF @ 100 V
• 反向传输电容（Crss / Cgd）：0.42 pF @ 100 V
• 工作结温（Tj）：-55 ℃ ~ +150 ℃
• 封装：D2PAK（表面贴装）

二、主要电气特性解读与工程计算

• 高压能力：800 V 的 Vdss 使该器件适合离线电源、开关电源初级、PFC 级及高压电机控制等应用。
• 导通损耗：标称 RDS(on)=290 mΩ（在 Vgs=10 V, Id=7 A）。举例计算：在 7 A 时的直流导通损耗 Pd_con = I^2·R = 7^2 * 0.29 ≈ 14.2 W；如果在极限 14 A 下（注意热限制与 SOA），Pd_con ≈ 56.8 W。实际使用时须根据结-壳或结-环境热阻进行散热设计并适当降额。
• 栅极驱动能量与驱动电流：
  • 栅极电荷 Qg = 26 nC（10 V），单次充电被存储的能量约为 0.5·Qg·V ≈ 130 nJ；但驱动器每个开关周期在充放电过程中实际消耗（或需处理）的能量约为 Qg·V ≈ 260 nJ/周期（充放电两次，能量最终耗散在驱动器与阻尼器中）。
  • 例如在 100 kHz 开关频率下，驱动器平均损耗约为 Qg·V·f = 26e-9·10·1e5 ≈ 26 mW（参考值，实际还应计入驱动峰值电流和驱动电阻损耗）。
  • 推荐栅极驱动电压为 10–12 V，以保证器件导通良好；Vgs(th)=4 V 表明该器件不是“逻辑电平”型，低电压驱动时 RDS(on) 会显著变差。
• 开关特性与 Miller 效应：Crss 很小（0.42 pF），有利于减小 Miller 电容引起的 dV/dt 敏感性和再击穿风险，使高速开关时对驱动器的负担降低，利于高压侧开关设计。

三、封装与热管理要点

• D2PAK 为功率级表面贴装封装，热阻与散热能力依赖于焊盘、PCB 铜箔面积及是否使用热沉。尽管标注 Pd=170 W（典型为 Tcase 环境下的最大耗散），实际在无散热片、普通 PCB 下不能接近此数值。
• 建议做法：
  • 在 PCB 底部或顶部提供大面积铜箔（多层连通热孔）以降低 RθJA。
  • 采用焊盘与散热孔结合、并可外接散热片或导热垫在必要时导至机箱散热体。
  • 确保良好的焊接和锡膏铺设，以维持热阻一致性。

四、驱动与开关设计建议

• 栅极驱动：推荐 Vgs = 10–12 V；避免长期 Vgs 超过器件最大额定值。由于 Vgs(th) ≈ 4 V，应保证驱动能提供足够门极电压以降低 RDS(on)。
• 栅极电阻：为控制开关速度与抑制振铃，可使用 5–47 Ω 的串联栅极电阻，典型值 10 Ω 可在开关速度和应力之间取得平衡。对高 dV/dt 或长引线，适当增大电阻或加阻尼网络。
• 去耦与旁路：在器件电源侧紧邻器件放置低 ESR 的去耦电容（如 100 nF 陶瓷）与中等容量电解/固态电容并联，减小寄生回路电感。
• 保护与缓冲：考虑 TVS、RC 吸收器或 RCD 回路以限制过冲和吸收能量；在存在二极管反向恢复损耗的场合，考虑软恢复整流或适当的缓冲设计。

五、典型应用与选型建议

适合应用场景包括离线开关电源（飞返、反激、半桥）、PFC 前端、高压照明/驱动、电源级高压开关件以及工业高压 DC-DC 转换器。在选择该器件时，应综合考虑：

• 开关频率与导通损耗：若开关频率高且电流大，应重点评估导通损耗及散热能力；
• 驱动电压与驱动器能力：确认驱动器能供应足够瞬态电流以满足期望的开关速度；
• 系统 SOA 与保护策略：避免重复雪崩或超应力工作点。

六、可靠性与工作环境

器件工作结温范围宽（-55 ℃ 至 +150 ℃），但在高结温下 RDS(on) 上升及寿命影响明显，建议在系统级做温度与应力降额。避免反复或受控不当的雪崩工作，遵循厂商 datasheet 中的 SOA、热阻与焊接工艺要求以保证长期可靠性。

总结：STB17N80K5 是一款面向高压场合、性能均衡的功率 MOSFET，具有 800 V 耐压、适中 RDS(on) 与较小的 Crss，便于高压快速开关设计。关键在于合理的栅极驱动与散热设计，结合保护电路可在多种离线与工业电源场景中稳定使用。若需更详细的电气特性曲线、热阻值和 SOA 数据，建议参考 ST 官方 datasheet 和应用笔记。